(57)【要約】【課題】  １次転写部において、感光体と中間転写体が接触する前に、空隙でトナーが飛翔する際に発生する飛び散りを回避する。【解決手段】  現像部と１次転写部の間に転写前露光手段が配設されており、転写前露光によって感光体ドラムの表面電位がＶｉになるように、１次転写部の電流−電圧特性から露光量を設定する。現像バイアスのＤＣ成分をＶｄｃ、非画像部の感光体表面電位をＶｄとすると、ＶｉはＶｄｃと等しいか、あるいはＶｄｃとＶｄの間となるように、露光量を設定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真感光体表面を均一に帯電する帯電手段と、該感光体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にトナーを付着させて顕像化せしめる現像手段と、顕像化されたトナー像を中間転写体に１次転写する１次転写手段とを備えた画像形成装置において、
前記現像手段と前記１次転写手段との間に、前記感光体の表面を露光する転写前露光手段とを有し、
前記１次転写手段に印加された１次転写バイアスの電流−電圧特性を検知する電流−電圧検知手段とを有し、
前記転写前露光手段の露光量は、前記電流−電圧検知手段によって検知された、電流−電圧特性に基づいて決定される
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記１次転写バイアスは、前記前記電流−電圧検知手段によって検知された、電流−電圧特性に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記帯電手段に印加されるバイアスのＤＣ成分をＶｄ、前記現像手段に印加される現像バイアスのＤＣ成分をＶｄｃ、転写前露光手段によって露光を受けた直後の感光体の表面電位をＶｉとすると、Ｖｉは、Ｖｄｃと等しいか、あるいはＶｄとＶｄｃの中間の値を取るように、転写前露光手段の露光量を設定することを特徴とする、請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子写真方式などの画像形成方式を採用した、モノカラー、あるいはフルカラー画像の形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の、電子写真方式を採用した画像形成装置の一例を、図３に示す。
【０００３】
感光体ドラム１は、帯電ローラ２によって表面を一様に帯電され、レーザードライバ３によって、画像情報に対応したレーザー照射を受けることで、表面に静電潜像が形成される。静電潜像は、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色成分に対応した現像手段４ｙ、４ｍ、４ｃ、４ｋによって、帯電したトナーが静電的に付着することで顕像化される。
【０００４】
感光体ドラム１上のトナー像は、1次転写ローラ５によって中間転写体上に静電的に1次転写される。さらに、所定のタイミングで搬送されてくる転写材上に、2次転写ローラ７２によって、静電的に2次転写される。トナー像を転写された転写材は、定着手段９まで搬送され、加熱定着を受け、永久画像となる。
【０００５】
上記のような画像形成装置において、感光体ドラムから中間転写体へ、あるいは中間転写体から紙へのトナー像の転写には、帯電したトナーと逆極性のバイアスを印加することで、静電的に搬送することで行われている。
【０００６】
従来例としては、例えば特許文献１をあげることが出来る。
【特許文献１】特開平１１−２７２０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このとき、中間転写体上において、複数色のトナーを重ねて可視像とする際に、２色目以降のトナーが、下層のトナーの上に転写されず、下層トナーの周辺部に飛散する、「飛び散り」と呼ばれる画像劣化が発生するおそれがある。これは、トナーの転写が、感光体ドラム１と中間転写ベルト１１が完全に接触する前、すなわち転写ニップに到達する前に、感光体ドラム１と中間転写ベルト１１の間の空隙でトナーが飛翔するために発生する現象である。
【０００８】
感光体ドラム１上に正規現像で可視像を形成する場合には、感光体を用いることで、露光された画像領域と、露光されない非画像領域とで、感光体ドラムの表面電位差が設定される。例えば、マイナス極性に帯電したネガトナーを用いる場合には、非画像領域の表面電位Ｖｄの方が、画像領域の表面電位Ｖｌよりも、マイナス側に大きな絶対値を持つ。したがって、図４に示すように、感光体ドラム上に現像されたトナーは、ＶｄとＶｌの電位差によって形成される等電位面の歪みによって、露光部に静電的に拘束される。しかし、感光体ドラム１と中間転写ベルト１１との間の空隙でトナーが飛翔してしまうと、中間転写ベルト１１上のトナーを避けるように、トナーが飛翔してしまう。これは、図４に示すように、中間転写ベルト１１近辺では、マイナス帯電したトナーが存在するために、等電位面に歪みが発生し、中間転写ベルト上のトナー部で、中間転写ベルト側に引き寄せられる。このとき、等電位面は、画像部の周囲で盛り上がるために、等電位面に垂直な転写電界は、中間転写ベルト上のトナーを避けるように形成される。したがって、このように感光体ドラムと中間転写体との間の空隙でトナーが飛翔する場合、転写電界がトナーを避けるように形成されることから、中間転写ベルト上に形成されたトナー像の上に重ならずに、トナー像周辺部に飛翔したトナーは、「飛び散り」となってしまう。
【０００９】
これに対し、たとえばコロナ帯電器を用いて、感光体ドラム上のトナー、あるいは中間転写ベルト上のトナーに対して、逆極性のイオンを照射してトナーの帯電量を低下させることで、飛び散りを回避する技術が公知である。これは、トナーの総帯電電荷量が低下することで、転写部の空隙における、トナーに起因する等電位面の歪みを緩和させることで、飛び散りを緩和させる効果によるものである。
【００１０】
しかしながら、上記方法では、積層されたトナー像に対して、コロナ帯電器を用いて逆極性イオンを照射する方式であるため、図５に示すように、積層されたトナー層のうち、上部にしかイオンが照射されない。したがって、トナー層全体でコロナ帯電器によって除電できるトナーは、トナー層の表層のみであり、大部分は除電できずに残ってしまう。このように、大部分のトナーが除電されずに残ったままになってしまうと、飛び散りを緩和する効果が十分ではなく、飛び散りをより有効に回避することが困難である。
【００１１】
あるいは、中間転写体上の総帯電電荷量を減らすために、例えば細線画像についてのみ、中間転写体上のトナー量を減少させることで飛び散りを緩和させる技術も公知であるが、濃度が低下して画像品位が損なわれるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、本発明に係る画像形成装置にて達成される。
【００１３】
要約すれば、
電子写真感光体表面を均一に帯電する帯電手段と、該感光体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にトナーを付着させて顕像化せしむる現像手段と、顕像化されたトナー像を中間転写体に１次転写する１次転写手段とを備えた画像形成装置において、
前記現像手段と前記１次転写手段との間に、前記感光体の表面を露光する転写前露光手段とを有し、
前記１次転写手段に印加された１次転写バイアスの電流−電圧特性を検知する電流−電圧検知手段とを有し、
前記転写前露光手段の露光量は、前記電流−電圧検知手段によって検知された、電流−電圧特性に基づいて決定される
ことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１４】
本発明の一実施態様によると、前記１次転写バイアスは、前記前記電流−電圧検知手段によって検知された、電流−電圧特性に基づいて決定される。
【００１５】
本発明の他の実施態様によると、前記帯電手段に印加されるバイアスのＤＣ成分をＶｄ、前記原図手段に印加される現像バイアスのＤＣ成分をＶｄｃ、転写前露光手段によって露光を受けた直後の感光体の表面電位をＶｉとすると、Ｖｉは、Ｖｄｃと等しいか、あるいはＶｄとＶｄｃの中間の値を取る。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の画像形成装置は、感光体ドラムと中間転写ベルトの間の空隙において、トナーが飛翔する際に、中間転写体上のトナーを避けるように転写してしまうことで発生する飛び散りを有効に回避することができることから、高画質を維持できる画像形成装置を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての材質、形状などは、特に改めて記載しない限り初めの説明と同様のものである。
【００１８】
（実施の形態１）
図１を用いて、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例である電子写真方式のフルカラーレーザープリンタの概略構成を説明する。
【００１９】
本実施例は、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの計４色のトナー像を重ねてフルカラー画像を形成する画像形成装置である。
【００２０】
図中、１はイエロー成分の画像情報の担持体としての感光体ドラムである。感光体ドラムは、外径８４ｍｍのアルミニウム製のシリンダに、有機感光体（ＯＰＣ）を主成分とする感光体を成膜して構成したものであり、帯電ローラ２によって表面を一様に帯電された後、レーザー３の照射を受け、イエロー成分に対応する静電潜像を表面に形成される。本実施例においては、レーザー３として、波長７００ｎｍのレーザーを用いており、この波長域において、感光体ドラム１は大きな感度を持っている。また、レーザー３の駆動は、レーザードライバＬＤ１によって制御されている。
【００２１】
形成された静電潜像に対し、イエロートナーを収容したイエロートナー現像器４ｙによってイエロートナー像が現像され、可視像となる。感光体ドラム上に形成されたイエロートナー像は、１次転写ローラ５によって、中間転写ベルト１１上に１次転写される。イエロートナー像を中間転写ベルトに転移した感光体ドラム１は、感光体ドラムクリーナ１２によって表面を清掃され、次回以降の画像形成動作に供される。
【００２２】
マゼンダ、シアン、ブラック各色成分のトナー像は、上記と同様のプロセスで形成され、中間転写ベルト上に重ねられる。
【００２３】
中間転写ベルト上に形成されたトナー像は、２次転写内ローラ７１及び２次転写外ローラ７２から構成される２次転写部まで搬送され、所定のタイミングで搬送される転写材上に一括転写され、定着器９によって加熱加圧定着を受け、永久画像となる。
【００２４】
トナー像を転写材に転写した後、中間転写ベルトは、中間転写ベルトクリーナ１０によって清掃を受け、次回以降の画像形成に供される。
【００２５】
以下では、イエロートナーの可視像を形成する画像形成部について、各部材の構成、および画像形成条件を説明する。
【００２６】
イエロートナー現像器４ｙは、図示しない現像器内のイエロートナー搬送機構によって現像スリーブにイエロートナーを搬送し、現像スリーブの外周に圧接された規制ブレードによって現像スリーブの外周にイエロートナーを薄層塗布し、イエロートナーに電荷を付与した後、現像スリーブにＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳した現像バイアスを印加することで感光体ドラム１上に形成された静電潜像に対し、現像を行う。現像スリーブは、感光体ドラム１に対向した位置に微小間隔（３００μｍ）をもって配設される。
【００２７】
中間転写ベルトは、厚さ８５μｍのポリイミド樹脂フィルムを基材としており、カーボンブラックを分散して、表面抵抗率で１×１０１２Ω／□、体積抵抗率で１×１０９．５Ω・ｃｍとなるように抵抗調整した。中間転写ベルトの周長は５２７．５ｍｍとし、駆動速度（プロセススピード）を１３０ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００２８】
１次転写ローラ５は、外径８ｍｍの鋼鉄製の芯金に、発泡処理をしたＥＰＤＭを基材とする、発泡ゴム層を設けたスポンジローラとし、外径を１６ｍｍとした。ローラの抵抗値は、２３℃・５０％Ｒｈ環境下で、１０６．５Ω（１００Ｖ印加時）となるように、イオン伝導性の抵抗調整剤を分散することで抵抗調整を行った。
【００２９】
２次転写外ローラ７２は、外径１２ｍｍの鋼鉄製の芯金に、発泡処理をしたＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）を基材とする発泡ゴム層を設けたスポンジローラとし、ＮＢＲゴム層を含めた外径を２４ｍｍとした。ローラの抵抗値は、２３℃・５０％Ｒｈ環境下で、１０７．５Ω（２ｋＶ印加時）となるように、イオン伝導性の抵抗調整剤を分散することで抵抗調整を行った。
【００３０】
１次転写下流ローラ６は、外径１６ｍｍのＳＵＳ製のローラであり、接地されている。１次転写部において、１次転写ローラ５から電荷を付与された中間転写ベルトを裏面より担持するため、接地していないとチャージアップするおそれがあり、周辺の部材へリークし、画像形成装置本体に電気的ストレスを与えるおそれがあることから、接地することが望ましい。
【００３１】
図中、Lは転写前露光手段であり、本実施例においては、潜像形成用のレーザー３と同じ、波長７００ｎｍのレーザーを用いており、その駆動は、転写前露光用のレーザードライバＬＤ２によって制御されている。
【００３２】
本実施例においては、１次転写ローラ５に印加される１次転写電圧は、ＡＴＶＣ制御によって、適切な設定値となるように制御されている。ＡＴＶＣ制御においては、潜像形成用のレーザー３、および転写前露光手段Ｌは動作せずに、１次転写ローラ５に、所定の電圧を印加し、そのときの電流を、図示しない１次転写電流検知検知手段によって検知することで行う。本実施例においては、ＡＴＶＣ制御において１次転写ローラ５に、２００Ｖ、５００Ｖ、８００Ｖの３段階の電圧を連続的に印加し、そのときの１次転写電流を検知する。また、帯電ローラには、−６００VのＤＣに、Ｖｐ−ｐ１．８ｋＶの正弦波を重畳した帯電バイアスを印加する。このとき、１次転写部における電流−電圧特性は、図６に示すようになる。図中、グラフの横軸は、転写コントラスト電位として定義した、帯電ローラに印加したＤＣ成分と、１次転写ローラに印加した電位の電位差である。１次転写部における電流−電圧特性は、図６の破線に示すように、所定の「転写電流開始電圧」を超える電圧を印加すると、線形性を示す。この線形性を利用して、ＡＴＶＣ制御においては、上記の３段階の電圧を印加したときに検知した電流の値から、線形にプロットすることで、所望の転写電流を印加できる転写電圧を設定する制御である。
【００３３】
以上のようなＡＴＶＣ制御を行うことで、雰囲気の温湿度の変動や、長期の使用にわたる、１次転写ローラの抵抗などの変動に左右されず、安定した転写動作を可能にする。
【００３４】
本実施例においては、転写前露光手段Ｌは、１次転写部に至る前に、感光体ドラムの非画像領域の表面電位と、画像領域のトナー層の表面電位との差を小さくすることで、飛び散りを回避する目的で配設されるものである。
【００３５】
図７に示すように、感光体ドラム上において、トナーがある場合でも、非画像領域の表面電位と、トナー層の表面電位の電位差がなければ、等電位面のひずみが緩和されることから、中間転写ベルト上のトナー層を避けるように形成される転写電界のひずみが緩和され、飛び散りトナーの非画像領域への移動量が小さくなる。
【００３６】
これより、複数のトナーを重ねて形成しなくてはならない多色画像においても、多色の細線の太りや文字のにじみとして認識される飛び散りを、最小限に抑えることが可能になる。
【００３７】
以上より、転写前露光手段Ｌによって非画像領域を露光することで、非画像領域の表面電位をトナー層表面電位程度にまで近づける制御を行うことから、精度良く転写前露光手段Ｌの露光量を決定することが重要である。
【００３８】
トナー層表面電位は、およそ現像部において、現像スリーブに印加されたＤＣバイアスＶｄｃとほぼ同電位になる。感光体ドラムの非画像領域の表面電位Ｖｄ、画像領域の表面電位Ｖｌとの間にＶｄｃを設定する。本実施例においては、トナーとしてマイナス極性に帯電しているネガトナーを用いているため、画像領域の電位ＶｌをＶｄｃよりもプラス側に設定し、一方で非画像領域の電位ＶｄをＶｄｃよりもマイナス側に設定することで、選択的にマイナス帯電したネガトナーを、感光体ドラムの画像領域に静電的に搬送することで可視像として現像を行っている。したがって、現像工程では、トナーが感光体ドラムの画像領域に移動し、トナー層の表面電位がＶｄｃに等しくなるまでトナーの移動が行われるため、理想的には、トナー層の表面電位は、現像スリーブに印加された現像バイアスのＤＣ成分Ｖｄｃにほぼ等しくなる。
【００３９】
したがって、転写前露光手段Ｌは、非画像領域の表面電位をＶｄｃにできるような露光を行うように制御できればよい。以下では、転写前露光手段Ｌの露光量決定プロセスを説明する。
【００４０】
１次転写ローラ５に印加する転写電圧を定めるＡＴＶＣ制御により、図６に示したような、転写コントラスト電位に対する１次転写電流の関係が導出される。この関係が導出された後に、転写前露光手段Ｌに対して、転写前露光用のレーザードライバＬＤ２は、所定の露光量を出力するように指令を出す。一方で、１次転写ローラ５には、８００Ｖの電圧を印加し、このときの１次転写電流を検知する。このとき、転写前露光は現像部よりもプロセス方向において下流側に配設されるため、ＡＴＶＣ制御と同様、１次転写部にトナーが供給されることはない。
【００４１】
図８に示すように、ＡＴＶＣ制御によって計測された電流−電圧特性に、上記で検知した１次転写電流をあてはめて転写コントラスト電位を導出し、１次転写ローラ印加電圧との差分から、転写前露光を受けた後の非画像部における感光体ドラムの表面電位Ｖｉを導出することができる。
【００４２】
導出された感光体ドラムの表面電位Ｖｉが、Ｖｄｃよりもプラス側にある場合には、転写前露光量を増やす方向に、一方Ｖｄｃよりもマイナス側にある場合には、転写前露光量を減らす方向に再設定し、再度上記を繰り返し、ＶｉがＶｄｃと等しくなるように、転写前露光量を設定する。
【００４３】
本実施例においては、Ｖｄ＝−６００Ｖ、Ｖｄｃ＝Ｖｉ＝−３００Ｖとなるように設定することで、有効に飛び散りを緩和することができた。
【００４４】
上記の転写前露光手段Ｌの露光量決定プロセスを、図２に示す。以上のような転写前露光手段Ｌの露光量決定プロセスによって、非画像領域の表面電位を、トナー層の表面電位とほぼ等しく設定できることから、多色を重ねて転写する際に、感光体ドラム１と中間転写ベルト１１との間の空隙をトナーが飛翔することで発生する飛び散りを緩和することが可能となり、高画質を維持できる画像形成装置を提供することが可能である。
【００４５】
（実施の形態２）
本実施の形態２においては、実施の形態１において、転写前露光を受けた直後の感光体ドラムの表面電位Ｖｉを、ＶｄとＶｄｃの間の値になるように、転写前露光の露光量を設定することでも、飛び散りを有効に緩和することが可能である。
【００４６】
感光体ドラムには、周方向、あるいは面内での感度ムラが存在する。以上で説明してきた、転写前露光手段の露光量決定プロセスにおいては、１次転写部の電流−電圧特性を参照して決定していることから、感光体ドラムの面内ムラ、周方向のムラなどをすべて平均化した特性から判断している。
【００４７】
このとき、転写前露光をうけた感光体ドラムは、その表面電位の平均値は所望の値にすることが可能であるが、実際にはムラによって、所望の表面電位に、±１０Ｖ程度のばらつきが発生している。
【００４８】
転写前露光は、感光体ドラム上において、トナーの存在する個所の表面電位にたいしてＶｉを等しくするように設定されるものである。上記のような、感光体ドラムの感度ムラが存在する状態では、局所的に、マイナス帯電したトナーの表面電位よりも、転写前露光を受けた感光体ドラムの表面電位がプラス側になってしまっている場合には、局所的に感光体ドラム上で画像が散乱してしまうおそれがある。
【００４９】
これに対し、転写前露光を受けた直後の感光体ドラムの表面電位Ｖｉを、Ｖｄｃの値よりもＶｄの値に近づける、すなわちＶｉをＶｄとＶｄｃの間の値に設定することで、トナーの飛び散りを緩和することが可能である。これは、Ｖｉの値を、Ｖｄｃの値よりも、感光体ドラムの表面電位ムラ以上、Ｖｄの値に近づけることで、感光体ドラムの感度ムラにかかわらず、面内全てで飛び散りを有効に回避することができる。
【００５０】
本実施例においては、Ｖｉ＝−３３０Ｖとすることで、画像内全てにおいて、実用上問題のないレベルで、飛び散りを緩和することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る、転写前露光手段の露光量決定プロセスを説明するための図である。
【図３】従来の画像形成装置の構成概略図である。
【図４】飛び散りの発生原因を説明するための図である。
【図５】イオン照射によるトナー帯電量減少を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る、１次転写のＡＴＶＣ制御を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る、転写前露光による電気力線の歪みの緩和を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る、転写前露光手段の露光量決定プロセスを説明するための図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  感光体ドラム
２  帯電ローラ
３  露光手段
４  回転現像器
４ｙ  イエロー現像器
４ｍ  マゼンダ現像器
４ｃ  シアン現像器
４ｋ  ブラック現像器
５  1次転写ローラ
６  1次転写下流ローラ
７１  2次転写内ローラ
７２  2次転写外ローラ
８１  テンションローラ
８２  1次転写上流ローラ
８３  中間転写ベルト駆動ローラ
９  定着器
１０  中間転写ベルトクリーナ
１１  中間転写ベルト
１２  感光体ドラムクリーナ
Ｌ  転写前露光手段
ＬＤ１  露光手段の駆動手段
ＬＤ２  転写前露光手段の駆動手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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